(山東職業(yè)學(xué)院 山東 濟(jì)南 250104)

一、引言

隨著我國(guó)高速鐵路和城市軌道交通的快速發(fā)展，轉(zhuǎn)轍機(jī)作為鐵路線路的基本設(shè)備，其得到了廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)轍機(jī)要功能是連接鐵路線路的道叉，通過(guò)道岔的左右平行移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)列車的安全轉(zhuǎn)軌運(yùn)行。但在轉(zhuǎn)轍機(jī)使用過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)轍機(jī)常年處于室外使用，其工作狀況比較惡劣，因此轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)環(huán)的內(nèi)部經(jīng)常需要定期清潔，以防止接點(diǎn)環(huán)接觸不良，無(wú)法顯示正確位置信號(hào)，威脅行車安全[1-2]。

二、ZD6型轉(zhuǎn)轍機(jī)工作原理原理

ZD6型轉(zhuǎn)轍機(jī)的主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、摩擦連接器、主軸、動(dòng)作桿、表示桿、位移接觸器和自動(dòng)開(kāi)閉器等部分組成[3-4]。其主要工作過(guò)程是通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，帶動(dòng)動(dòng)作桿和表示桿平動(dòng)，表示桿與道岔尖軌相連接，從而實(shí)現(xiàn)道岔的定反位動(dòng)作。自用開(kāi)閉器內(nèi)的動(dòng)觸點(diǎn)跟隨動(dòng)作桿聯(lián)動(dòng)，分別接通左右兩個(gè)靜觸點(diǎn)，用以表示道岔所處的定反位狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。

三、存在的問(wèn)題

接點(diǎn)環(huán)(即靜觸點(diǎn))是由兩片鋼制彈片組成，其本身具有一定剛度，但在動(dòng)觸點(diǎn)長(zhǎng)期作用下依然會(huì)發(fā)生小幅度變形，同時(shí)由于其工作環(huán)境灰塵較多，造成其接點(diǎn)環(huán)表面粘結(jié)臟污。目前機(jī)務(wù)段主要通過(guò)絲綢人工手動(dòng)擦除的方式進(jìn)行清理，但清理過(guò)程中由于力度過(guò)大(超過(guò)8N)造成接點(diǎn)環(huán)發(fā)生大幅度形變，引起自動(dòng)開(kāi)閉器失效，影響行車安全[5]。

四、接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

根據(jù)接點(diǎn)環(huán)(即靜觸點(diǎn))的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，在接點(diǎn)環(huán)的兩側(cè)設(shè)置專門的卡座，以便保護(hù)接點(diǎn)環(huán)接點(diǎn)環(huán)在手動(dòng)清理時(shí)不發(fā)生變形。通過(guò)三維建模軟件，對(duì)接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置進(jìn)行三維建模設(shè)計(jì)(圖1所示)。

圖1 接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置

五、接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置仿真分析

利用三維仿真軟件，對(duì)上述三維建模進(jìn)行應(yīng)力和模態(tài)分析。

(一)邊界條件設(shè)置

利用三維仿真軟件對(duì)三維模型進(jìn)行邊界條件設(shè)置：材料為ABS塑料材質(zhì)，受力范圍為接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置內(nèi)側(cè)表面，載荷大小為20N，重力加速度9.8m/s2，約束位置為內(nèi)側(cè)面和后側(cè)面平面約束。

(二)計(jì)算結(jié)果分析

如圖2所示，接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置的最大位移處于中間兩個(gè)支撐座之間，且最大位移位移頭部，且位移量較小，最大處為1mm，滿足ABS的塑性要求。

圖2 最大位移分布

如圖3所示，接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置的最大主應(yīng)力位置位于最兩側(cè)支撐座連接的咽喉處，為緩解此危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)力集中，采取大圓角過(guò)度設(shè)計(jì)，有效減緩應(yīng)力分布，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

圖3 最大主應(yīng)力分布

六、結(jié)論

通過(guò)接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)及及仿真分析得出：為解決接點(diǎn)環(huán)的清理變形問(wèn)題，接點(diǎn)環(huán)清理保護(hù)裝置可有效起到防變形的作用，同時(shí)其強(qiáng)度和位移度完全滿足材料和防變形要求。